Дальтон сообразил, что все это приобретает смысл в одном-единственном случае: если все атомы имеют фиксированную массу, причем атом кислорода должен быть тяжелее атома водорода в 16 раз. Конечно, атомы слишком малы, чтобы можно было их просто взвесить, однако косвенные доказательства этой теории были убедительными и исчерпывающими. Таким образом возникло учение об атомных весах, давшее химикам возможность построить список химических элементов, расположив их в порядке возрастания массы.
Список этот начинался так (в скобках приведены современные значения атомных весов): водород (1,00794), гелий (4,00260), литий (6,941), бериллий (9,01218), бор (10,82), углерод (12,011), азот (14,0067), кислород (15,9994), фтор (18,998403), неон (20,179), натрий (22,98977). Поражает тот факт, что атомные веса почти всегда близки по своим значениям целым числам. Первым огорчительным исключением стал хлор, чья атомная масса составляет 35,453. Выглядело это довольно загадочно, что послужило отличным поводом для поиска других моделей и соотнесения их с атомными весами. Но проще сказать, чем сделать: список элементов первоначально был беспорядочным, они были расставлены почти наобум. Ртуть, единственный в списке химический элемент, остающийся жидким при комнатной температуре, – является металлом. Позже был обнаружен еще один жидкий элемент – бром. Там было несколько твердых металлов (железо, медь, серебро, золото, цинк, олово), причем сильно отличающихся друг от друга; сера и углерод – тоже твердые, металлами не являются; а многие из элементов были газами. Короче говоря, таблица Дальтона оказалась настолько сумбурной, что ученых, осмелившихся высказать дерзкое предположение, что за этим сумбуром скрывается определенный порядок, поднимали на смех. Среди таких отметились Иоганн Дебирейнер, Александр‑Эмиль Бегуйе и Джон Ньюлендс.
Заслуга составления правильной в своей основе схемы принадлежит Дмитрию Менделееву, который в 1869 году завершил первую из длинной цепи «периодических таблиц». Она содержала 63 известных к тому времени химических элемента, расставленных в порядке их атомных весов, причем были оставлены пробелы, которые, по его мнению, должны были занять неизвестные на тот момент элементы. Таблица была «периодической» в том смысле, что свойства элементов начинали повторяться через определенное количество шагов, обычно – восемь.
Согласно идее Менделеева, химические элементы образуют родственные группы, члены которых разделены вышеупомянутыми периодами, при этом в каждой такой группе присутствует систематическое сходство физических и химических свойств. И действительно, они варьируются до того систематически, что если просмотреть все группы, станут заметны пусть и не абсолютные, но очевидные численные закономерности. А если предположить, что кое-какие элементы еще не открыты и не вписаны на свои места, то система становится совершенно отчетливой. В качестве бонуса прилагается возможность предсказывать свойства неизвестных пока элементов на основе этого «фамильного сходства». Если предсказание сбудется, после обнаружения недостающего элемента – бинго! Время от времени в таблицу Менделеева вносят небольшие уточнения, однако главный принцип составления остается неизменным. Именно ее мы сейчас и называем Периодической таблицей химических элементов.
Теперь-то мы знаем, что в основе периодической структуры таблицы Менделеева лежит прочное основание: атомы вовсе не являются неделимыми, как думали Демокрит с Бойлем. Другое дело, что разделить их химическим способом, то есть устроив некую реакцию в пробирке, – нельзя. Тем не менее вы можете расщепить атомы с помощью аппаратуры скорее физической, нежели химической. Ядерная реакция требует гораздо более высоких затрат энергии в пересчете на один атом, чем нужно для химической реакции. Именно поэтому средневековым алхимикам так и не удалось превратить свинец в золото. Сегодня это сделать можно, однако подобная технология окажется слишком дорогой, а количество полученного золота – микроскопическим. В общем, все выйдет как у алхимиков Плоского мира, с великим трудом научившихся превращать золото в меньшее количество золота.
